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麻省理工開發(fā)新機(jī)器人系統(tǒng) 有望加速高效太陽(yáng)能電池板材料研發(fā)
2025年07月08日 17:01:24 來(lái)源：化工儀器網(wǎng) 點(diǎn)擊量：195

近日，美國(guó)麻省理工學(xué)院(MIT)團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一種全新的全自動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以承擔(dān)新材料的光電導(dǎo)性測(cè)試工作，并且可以大幅加快對(duì)新型半導(dǎo)體材料的性能分析和測(cè)試速度。

　　機(jī)器人技術(shù)是綜合了計(jì)算機(jī)、控制論、機(jī)構(gòu)學(xué)、信息和傳感技術(shù)、人工智能、仿生學(xué)等多學(xué)科而形成的高新技術(shù)，是當(dāng)代研究十分活躍，應(yīng)用日益廣泛的領(lǐng)域。依據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2024年全球機(jī)器人技術(shù)市場(chǎng)規(guī)模達(dá)36570億元，2020-2024年復(fù)合年增長(zhǎng)率(CAGR)為16.1%。并且據(jù)推算，到2030年，全球機(jī)器人技術(shù)市場(chǎng)規(guī)模有望攀升至72410億元。
 
　　而機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，對(duì)于科研市場(chǎng)的沖擊尤為強(qiáng)烈。尤其是以黑燈實(shí)驗(yàn)室為代表的現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)室模式，在全自動(dòng)機(jī)器人的幫助下得以實(shí)現(xiàn)并逐步完善。這類實(shí)驗(yàn)室模式憑借高度自動(dòng)化與智能化的特點(diǎn)，為研發(fā)效率、安全性和數(shù)據(jù)質(zhì)量提供了充足的保障。
 
　　而就在近日，美國(guó)麻省理工學(xué)院(MIT)團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一種全新的全自動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以承擔(dān)新材料的光電導(dǎo)性測(cè)試工作，并且可以大幅加快對(duì)新型半導(dǎo)體材料的性能分析和測(cè)試速度。
 
　　光電導(dǎo)性是指材料在光照射下，材料的電響應(yīng)(電導(dǎo)率顯著增大)能力，其本質(zhì)是光激發(fā)導(dǎo)致材料內(nèi)部自由載流子(如電子和空穴)濃度增加，從而改變其導(dǎo)電性能。而由于光電導(dǎo)性測(cè)量需同時(shí)控制光照強(qiáng)度、波長(zhǎng)、偏振態(tài)、電場(chǎng)方向、溫度等參數(shù)，且各參數(shù)間存在非線性耦合關(guān)系，整個(gè)過(guò)程十分依賴經(jīng)驗(yàn)，需要人工判斷數(shù)據(jù)有效性來(lái)排除干擾信號(hào)，因此整個(gè)過(guò)程十分依賴人工參與。
 
　　而此次新的機(jī)器人系統(tǒng)則解決了該問(wèn)題。這項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新的將機(jī)器人技術(shù)、機(jī)器學(xué)習(xí)和材料科學(xué)知識(shí)結(jié)合起來(lái)，通過(guò)將人類專家的經(jīng)驗(yàn)融入機(jī)器學(xué)習(xí)模型中，使機(jī)器人能自主判斷探針接觸材料的最佳位置，從而獲得最豐富的信息。并且系統(tǒng)還內(nèi)置了專門的路徑規(guī)劃算法，能快速找到在不同接觸點(diǎn)之間移動(dòng)的最優(yōu)路線，顯著提升測(cè)量效率。
 
　　并且，從詳細(xì)測(cè)試結(jié)果來(lái)看，相比其他基于人工智能的方法，新系統(tǒng)找到精確的接觸點(diǎn)的時(shí)間更快，路徑規(guī)劃算法效率也更高。
 
　　更重要的是，由于是機(jī)器人實(shí)施實(shí)驗(yàn)，因此整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程理論上可以全天候進(jìn)行。測(cè)試中，在完整的24小時(shí)全自動(dòng)實(shí)驗(yàn)中，機(jī)器人完成了超過(guò)3000次獨(dú)特的光電導(dǎo)檢測(cè)，平均每次檢測(cè)耗時(shí)不到30秒。并且這些數(shù)據(jù)細(xì)節(jié)豐富，能幫助人們輕松識(shí)別出材料中光電導(dǎo)性較高的“熱點(diǎn)”區(qū)域，以及可能因老化或損傷導(dǎo)致性能下降的部分。
 
　　目前，該系統(tǒng)被寄予厚望，有望加速高效太陽(yáng)能電池板材料研發(fā)。同時(shí)相關(guān)的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)也有望被應(yīng)用于其他需要精密測(cè)試的領(lǐng)域。
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